Сварка

Банников Евгений

Сварочный ток влияет на характер переноса металла в шов. С увеличением тока капельный перенос металла электрода сменяется струйным и глубина проплавления увеличивается. Критическим называют значение тока, при котором металл электрода начинает стекать в сварочную ванну в виде тонкой струи. Практика показала, что при сварке алюминиевых сплавов критический ток составляет 70 А на 1 мм² сечения электродной проволоки, при сварке сталей – 60–120 А на 1 мм² сечения проволоки.

Подготовка поверхностей под сварку включает обезжиривание растворителями, бензином авиационным или ацетоном техническим, а затем удаление оксидной пленки механической зачисткой или химическим способом. Обработку рекомендуется выполнять не более чем за 2–4 ч до сварки. Механическую зачистку производят металлическими щетками из проволок диаметром до 5 мм.

Химический способ включает травление в течение 0,5–1,0 мин раствором, состоящим из 45–55 г едкого натра технического и 40–50 г фтористого натрия технического на 1 л воды, промывку проточной водой, нейтрализацию в 25–30 %-м водном растворе азотной кислоты в течение 1–2 мин, промывку в проточной воде, затем в горячей воде, сушку до полного испарения влаги.

Сварка в углекислом газе

Преимущество сварки в углекислом газе перед сваркой под флюсом состоит в том, что сварщик может наблюдать за ходом горения дуги, не закрытой флюсом. При ее производстве не нужны приспособления для подачи и отсоса флюса, которые усложняют сварочное оборудование. Отпадает необходимость в последующей очистке швов от шлака и остатков флюса, что особенно важно при многослойной сварке.

Сварку в углекислом газе производят почти во всех пространственных положениях. Она осуществляется при питании дуги постоянным током обратной полярности. Во время сварки постоянным током прямой полярности снижается стабильность горения дуги, ухудшается формирование шва, происходит увеличение потери электродного металла на угар и разбрызгивание. Однако коэффициент наплавки в 1,6–1,8 раза выше, чем при обратной полярности. Это качество используют при наплавочных работах. Сварку можно производить и на переменном токе при включении в сварочную цепь осциллятора.

В качестве источников питания дуги постоянным током используют сварочные выпрямители с жесткой внешней или универсальной характеристиками.

В углекислом газе успешно сваривают листовой материал из углеродистых и низколегированных сталей. Листы толщиной 0,6–1,0 мм сваривают с отбортовкой кромок. Допускается также сварка без отбортовки, но с зазором между кромками не более 0,3–0,5 мм. Листы толщиной 1,0–8,0 мм сваривают без разделки кромок, при этом зазор между свариваемыми кромками должен быть не более 1 мм. Листы толщиной 8–12 мм сваривают V-образным швом, а при больших толщинах – Х-образным швом. Перед сваркой кромки изделия должны быть тщательно очищены от грязи, краски, окислов и окалины.

Наилучшие результаты дает сварка при больших плотностях тока, обеспечивающих более устойчивое горение дуги, высокую производительность процесса и снижение потерь металла на разбрызгивание. Для этого при сварке в углекислом газе применяют электродную проволоку диаметром 0,5–2,0 мм и выполняют сварку при плотности тока не менее 80 А/мм².

Сварочная проволока применяется из низкоуглеродистой стали с повышенным содержанием кремния и марганца марок Св–08ГС, Св–08Г2С. Поверхность проволоки должна быть чистой от смазки, антикоррозионных покрытий, ржавчины и загрязнений, нарушающих устойчивость режима сварки. Режим сварки выбирается в зависимости от толщины свариваемых кромок.

Сварочный ток и скорость сварки в значительной степени зависят от размеров разделки свариваемого шва, т. е. от количества наплавляемого металла. Напряжение устанавливается таким, чтобы получить устойчивый процесс сварки при возможно короткой дуге (1,5–4,0 мм). При большей длине дуги процесс сварки неустойчивый, увеличивается разбрызгивание металла, возрастает возможность окисления и азотирования наплавляемого металла.

Скорость подачи электродной проволоки зависит от сварочного тока и напряжения, чтобы процесс протекал устойчиво при вполне удовлетворительном формировании шва и незначительном разбрызгивании металла. Расход углекислого газа устанавливается так, чтобы обеспечить полную защиту металла шва от воздействия атмосферного воздуха. При сварке толстых изделий сварочными токами 500–1000 А расход газа достигает 15–20 л/мин. Расстояние от торца мундштука горелки до сварного соединения должно быть при сварочных токах до 150 А в пределах 7–15 мм, а при токах до 500 А – в пределах 15–25 мм.

Полуавтоматическую сварку можно вести углом вперед, перемещая горелку справа налево, и углом назад, перемещая горелку слева направо. При сварке углом вперед глубина проплавления меньше, наплавляемый валик получается широкий. Такой метод применяют при сварке тонкостенных изделий и при сварке сталей, склонных к образованию закалочных структур.

При сварке углом назад глубина проплавления больше, а ширина валика несколько уменьшается. Угол наклона горелки относительно вертикальной оси составляет 5–15°. Перед началом сварки следует отрегулировать расход углекислого газа и только спустя 30–40 с возбудить дугу и приступить к сварке. Это необходимо, чтобы газ вытеснил воздух из шлангов и каналов сварочной горелки. Вылет электродной проволоки устанавливается в пределах 8–15 мм при диаметре проволоки 0,5–1,2 мм и 15–35 мм – при диаметре проволоки 1,2–3 мм. В процессе сварки электроду сообщается такое движение, чтобы получилось хорошее заполнение металлом разделки свариваемых кромок и удовлетворительное формирование наплавляемого валика. Эти движения аналогичны движениям электрода при ручной дуговой сварке качественными электродами.

Для снижения опасности образования трещин рекомендуется первый слой сваривать при малом сварочном токе. Заканчивать шов следует заполнением кратера металлом. Затем прекращается подача электродной проволоки и выключается ток. Подача газа на заваренный кратер продолжается до полного затвердевания металла.

При сварке в углекислом газе следует помнить об отравляющих действиях оксида углерода СО, выделяющегося при сварке. Поэтому при сварке в резервуарах и закрытых помещениях необходимо обеспечить хорошую вентиляцию.

Глава 14

Технология проведения контактной сварки

Сущность контактной сварки

Контактной сваркой называется сварка с применением давления, при которой нагрев производится теплотой, выделяющейся при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые части.

Количество выделяющейся теплоты (Дж) может быть определено по формуле:

Q = 0,24IxRt ,

где I – ток, А;

R – сопротивление участка цепи в месте контакта деталей, Ом;

t – продолжительность действия тока, с.

Из формулы видно, что количество теплоты зависит от тока в сварочной цепи. Поэтому для быстрого нагрева свариваемых кромок применяют большие токи, достигающие нескольких десятков тысяч ампер. Так как электрическое сопротивление прохождению тока в месте контакта свариваемых деталей велико, на этом малом участке выделяется большое количество теплоты, которое вызывает быстрый нагрев металла. С повышением температуры металла в зоне контакта его сопротивление возрастает, следовательно, еще более возрастает количество выделяющейся теплоты и ускоряется процесс нагрева металла. Таким образом, применение больших сварочных токов позволяет осуществить быстрый нагрев металла и выполнить сварку за десятые и даже сотые доли секунды.